LEETCODE 918. Maximum Sum Circular Subarray 解题思路分析

题目大意:

环形子数组的最大和

给定一个由整数数组 A 表示的环形数组 C,求 C 的非空子数组的最大可能和。

在此处,环形数组意味着数组的末端将会与开头相连呈环状。(形式上,当0 <= i < A.length 时 C[i] = A[i],而当 i >= 0 时 C[i+A.length] = C[i])

此外,子数组最多只能包含固定缓冲区 A 中的每个元素一次。(形式上,对于子数组 C[i], C[i+1], …, C[j],不存在 i <= k1, k2 <= j 其中 k1 % A.length = k2 % A.length)

示例 1:

输入:[1,-2,3,-2]
输出:3
解释:从子数组 [3] 得到最大和 3

示例 2:

输入:[5,-3,5]
输出:10
解释:从子数组 [5,5] 得到最大和 5 + 5 = 10

示例 3:

输入:[3,-1,2,-1]
输出:4
解释:从子数组 [2,-1,3] 得到最大和 2 + (-1) + 3 = 4

示例 4:

输入:[3,-2,2,-3]
输出:3
解释:从子数组 [3] 和 [3,-2,2] 都可以得到最大和 3

示例 5:

输入:[-2,-3,-1]
输出:-1
解释:从子数组 [-1] 得到最大和 -1

提示:

  1. -30000 <= A[i] <= 30000
  2. 1 <= A.length <= 30000

如果想查看本题目是哪家公司的面试题,请参考以下免费链接: https://leetcode.jp/problemdetail.php?id=918

解题思路分析:

如果不考虑环状数组的话,本题难度并不大,有关求最大子串和的问题我们在之前的文章中多次提到过,这里再简单重复一下,我们定义两个变量sum和maxSum,分别代表当前区间和以及全局最大区间和,接下来遍历数组中每一个数字num,如果num > num+sum,说明当前数字在不累加到num的情况下更大一些,因此我们可以舍弃之前的sum,将sum设置为当前num。继续向下遍历,反之将num累加至sum。每循环完一个数字后,我们都要使用当前的sum去更新全局最大值maxSum,当循环结束后,maxSum即是我们要求的最大子串和。另外求最小子串和也可以使用相同的思路。

再回到本题,由于题目说明数组可以首尾相接,即可以看成一个圆环,这样题目虽然变得稍微复杂,但是也依旧可以使用上文提到的方法来解题。试想,最终的答案一定是以下两种情况:

  1. 最大子数组是原数组的子数组或本身。
  2. 最大子数组是由原数组的前缀子数组以及后缀子数组组合而成。

对于第一种情况,我们使用上文提到的查找最大子串和的方式就可轻松找到。而对于第二种情况,换一个思路,实际上可以在原数组中找到一个最小子串和,然后再使用原数组的总和减去这个最小子串和,即可得到一个最大的环形子串。换句话说,这个最小子串左右两边剩下的部分即是第2种情况的答案。

最终,两种情况的最大值即是本题的解。

实现代码:

public int maxSubarraySumCircular(int[] A) {
    // 第一种情况
    int sum=0; // 区间和
    int max=Integer.MIN_VALUE; // 最大区间和
    for(int n : A){ // 循环每一个数字
        // 如果当前数字加上sum还没有本身大,将当前数字设置为sum
        if(n>n+sum) sum=n;
        // 反之将当前数字累加至sum
        else sum+=n;
        // 更新全局最大sum
        max=Math.max(max,sum);
    }
    // 第二种情况
    sum=0; // 区间和
    int allSum=0; // 数组总和
    int min=Integer.MAX_VALUE; // 最小区间和
    for(int n : A){ // 循环每一个数字
        allSum+=n; // 累加数组总和
        // 如果当前数字加上sum还没有本身小,将当前数字设置为sum
        if(n<n+sum) sum=n;
        // 反之将当前数字累加至sum
        else sum+=n;
        // 更新全局最小sum
        min=Math.min(min,sum);
    }
    // 如果最小值等于数组总和(数组中全是负数),返回max
    if(min==allSum) return max;
    // 返回两种情况的最大值
    return Math.max(max, allSum-min);
}

本题解法执行时间为2ms。

Runtime: 2 ms, faster than 100.00% of Java online submissions for Maximum Sum Circular Subarray.

Memory Usage: 45.8 MB, less than 10.00% of Java online submissions for Maximum Sum Circular Subarray.

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